水性納米TiO2基自清潔涂料的制備與性能.pdf

1、納米TiO2基自清潔涂層在建筑、交通、新能源等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。其制備方法雖然很多，但都有其固有的缺點(diǎn)。TiO2無機(jī)涂層透明、自清潔效果良好，但需要復(fù)雜的制備設(shè)備或高溫后處理，限制了大面積使用;含TiO2納米粒子的納米復(fù)合涂層制備方法簡(jiǎn)單，然而，采用有機(jī)粘接劑的涂層服役壽命得不到保證，采用無機(jī)粘接劑的涂層自清潔效果不佳。因此，納米TiO2自清潔涂層的制備方法有待進(jìn)一步探索和改善。本文將TiO2納米粒子與硅溶膠、聚合物膠乳組成的水性

2、有機(jī)無機(jī)粘接劑復(fù)合，再紫外光輻照納米復(fù)合涂膜的方式獲得了水性自清潔涂層，考察了不同硅溶膠/聚合物共混膠乳體系的成膜性和力學(xué)性能，探討了TiO2納米粒子引入方式對(duì)水性自清潔涂料性能的影響，分析了自清潔涂層的形成機(jī)理，并對(duì)其實(shí)際使用性能進(jìn)行了檢驗(yàn)。具體如下:
　　將水性硅溶膠與聚合物膠乳復(fù)配成共混膠乳，考察了硅溶膠粒徑(8-100nm)、聚合物Tg、SiO2/聚合物比例對(duì)高硅含量(SiO2≥50％)共混膠乳的室溫成膜性的影響。實(shí)驗(yàn)中發(fā)

3、現(xiàn)，30nm是復(fù)合涂膜成膜行為、形貌和力學(xué)性能變化的臨界硅溶膠粒徑值。當(dāng)硅溶膠粒徑低于30nm時(shí)，隨著硅溶膠含量的增加，納米復(fù)合涂膜出現(xiàn)開裂但透明性保持不變，涂膜具有多孔表面和良好的力學(xué)性能。當(dāng)硅溶膠粒徑等于或大于30 nm時(shí)，隨硅溶膠含量增加，涂膜由透明變?yōu)榘胪该鬟M(jìn)而開裂，表面形貌變化與色漆漆膜相似，力學(xué)性能劣于由小粒徑硅溶膠制備的涂膜。納米壓痕力學(xué)性能表征發(fā)現(xiàn)，涂膜的力學(xué)性能隨SiO2含量變化時(shí)也存在臨界值。當(dāng)硅溶膠含量低于臨界值時(shí)

4、，硬度和彈性模量隨SiO2含量增加緩慢;而高于臨界值時(shí)，由于硅溶膠的成膜作用，硬度和彈性模量顯著增加。
　　將硅溶膠或改性硅溶膠、聚合物膠乳、水性納米TiO2分散液復(fù)合，制備了水性納米TiO2基自清潔涂料。詳細(xì)討論了硅溶膠表面特性、硅溶膠粒徑、乳液種類和粒徑、SiO2/聚合物比例、TiO2納米粒子含量等對(duì)涂膜成膜性、力學(xué)性能、紫外光輻照演變行為的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，較大粒徑的硅溶膠與聚合物納米膠乳復(fù)合，在較高聚合物含量下(50-60％

5、)所得自清潔涂層具有更好的耐久性和透明性。未改性硅溶膠體系自清潔涂層制備方法簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模應(yīng)用，改性硅溶膠體系涂層的力學(xué)性能較好。通過配方優(yōu)化，獲得了綜合性能較優(yōu)的自清潔涂料，涂覆于外墻乳膠漆膜表面，漆膜的原有裝飾性未受影響，且呈現(xiàn)出較好的實(shí)際戶外自清潔性能。
　　采用MPS和少量MMA對(duì)TiO2納米粒子改性，然后通過細(xì)乳液聚合制備了TiO2@PMMA核殼膠乳。將改性硅溶膠(M-SiO2)與TiO2@PMMA核殼乳液復(fù)配，制備了